专利名称：基于电容测量原理的平面电容传感器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及传感器装置，尤其是涉及一种基于电容测量原理的平面电容传感器。
背景技术：
在大规模集成电路、微机械、航天技术、计量科学与技术、光学与电子工程、 精密工程、生物芯片制造、纳米科学与技术等诸多领域中迫切需要高精度、大 范围的测量技术与装置。其中测量部件的范围与精度很大程度上决定了测量系 统的范围与精度。在传统的高精度定位系统中，大多采用两个相互垂直安装在定位平台的X、 Y方向上的一维光栅来实现两个方向上的位移测量。在这种情况 下，为了保证两个一维光栅能得到较高的垂直度，对安装精度以及安装光栅的 部件的加工精度提出了较高的要求。国外的一些厂家制作了在同一个平面上加 工出X、 Y光栅线、形成栅格状的平面光栅尺，但同时也增加了光信息读取部件 制作的复杂性。 发明内容为了克服现有定位系统中二维测量技术与装置的不足，本发明的目的在于 提供一种基于电容测量原理的平面电容传感器，该传感器不仅能同时实现X、 Y 方向位移的测量，而且从结构上对X向与Y向位移测量进行解耦，减少了数据处 理的时间。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是它包括平面电容上极板与平面电容下极板，平面电容下极板设有边长为a 的正方形电容极板，且两两相邻的正方形电容极板间距为正方形边长，平面电 容上极板设有与下极板的电容极板形状相同的四块X向电容极板以及四块Y向 电容极板，X向电容极板包括一组第一、第二测量极板和另一组第三、第四测 量极板，且两组间在X向上相位差为90度，间距为1.5a,每组电容极板间的边 线对齐，在Y方向上的间距为2a， 一组与另一组边线对齐；Y向电容极板包括 一组第五、第六测量极板和另一组第七、第八测量极板，且两组间在Y向上相 位差为90度，间距为1.5a，每组电容极板间的边线对齐，在X方向上的间距为 2a， 一组与另一组边线对齐。所述的电容极板为表面覆盖有金属层的极板。
本发明具有的有益效果是采用一个器件能同时实现X向与Y向的位移测量; 从结构上对X向与Y向位移测量进行解耦，在测量方向上的电容量变化反映了位 置的变化，而在非测量方向上的电容总量保持不变，不会对测量方向上的电容 量变化产生影响，减少了数据处理的时间。
图l是本发明的整体结构原理示意图。图2是图1的局部放大图。图3是平面电容上极板示意图。图4是平面电容下极板示意图。图中l.平面电容上极板，2.平面电容下极板，3.平面电容下极板的电容极 板，4.X向电容极板，4'.X向电容极板，5.X向电容极板，5'.X向电容极板，6.Y 向电容极板，6'.Y向电容极板，7.Y向电容极板，7'.Y向电容极板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图l、图2所示，本发明包括平面电容上极板1与平面电容下极板2，平 面电容下极板2设有边长为a的正方形电容极板3，且两两相邻的正方形电容极 板3间距为正方形边长，平面电容上极板1设有与下极板的电容极板形状相同 的四块X向电容极板4、 4'与5、 5'，以及四块Y向电容极板6、 6'与7、 7，， X向电容极板包括一组第一、第二测量极板4、 4'和另一组第三、第四测量极板 5、 5，，且两组间在X向上相位差为90度，间距为1.5a,每组电容极板间的边 线对齐，在Y方向上的间距为2a， 一组与另一组边线对齐；Y向电容极板包括 一组第五、第六测量极板6、 6'和另一组第七、第八测量极板7、 7，，且两组间 在Y向上相位差为90度，间距为1.5a，每组电容极板间的边线对齐，在X方向 上的间距为2a, —组与另一组边线对齐；所述的电容极板为表面覆盖有金属层的极板。如图1所示，本发明包括平面电容上极板1与平面电容下极板2;固定平面 电容上极板1和下极板2其中的一个，移动另一个，根据上极板1与下极板2 相对运动产生的电容量变化计算两者的相对位移。如图2、图3、图4所示，以一组X向电容极板4、 4'为例，当平面电容 上极板1与下极板2沿X方向相对运动时，从X向电容极板4、 4，感应的电容 量总和变化曲线与从X向电容极板5、 5'感应的电容量总和变化曲线为两个相 位差为90度、以2a为周期的三角波周期曲线；通过两个相位差为90度的三角
波周期曲线可实现X方向上正负运动方向的辨别、整周期数的计算以及在一个三角波周期内的位置细分；当平面电容上极板1与下极板2沿Y方向相对运动 时，X向电容极板4、 4'形成差动结构，感应电容量总和在相对运动中不发生改 变，从结构上确保X向电容极板4、 4，感应电容量总和的变化只反映X方向的 相对位移，与Y方向运动无关；另一组X向电容极板5、 5'的原理与一组X向 电容极板4、 4'相同；如图2、图3、图4所示，以一组Y向电容极板6、 6，为例，当平面电容上 极板1与下极板2沿Y方向相对运动时，从Y向电容极板5、 5'感应的电容量 总和变化曲线与从Y向测量极板6、 6'感应的电容量总和变化曲线为两个相位差 为90度的三角波周期曲线;通过两个相位差为90度的三角波周期曲线可实现Y 方向上正负运动方向的辨别、整周期数的计算以及在一个三角波周期内的位置 细分；当平面电容上极板1与下极板2沿X方向相对运动时，Y向电容极板6、 6'形成差动极板，感应的电容量总和在运动中不发生改变，从结构上确保Y向 电容极板6、 6'感应电容量总和的变化只反映Y方向的相对位移，与X方向运 动无关；另一组Y向电容量极板7、 7'原理与一组Y向电容极板6、 6'相同。
权利要求
1.基于电容测量原理的平面电容传感器，其特征在于它包括平面电容上极板(1)与平面电容下极板(2)，平面电容下极板(2)设有边长为a的正方形电容极板(3)，且两两相邻的正方形电容极板(3)间距为正方形边长，平面电容上极板(1)设有与下极板的电容极板形状相同的四块X向电容极板(4、4’与5、5’)，以及四块Y向电容极板(6、6’与7、7’)，X向电容极板包括一组第一、第二测量极板(4、4’)和另一组第三、第四测量极板(5、5’)，且两组间在X向上相位差为90度，间距为1.5a，每组电容极板间的边线对齐，在Y方向上的间距为2a，一组与另一组边线对齐；Y向电容极板包括一组第五、第六测量极板(6、6’)和另一组第七、第八测量极板(7、7’)，且两组间在Y向上相位差为90度，间距为1.5a，每组电容极板间的边线对齐，在X方向上的间距为2a，一组与另一组边线对齐。
2、 根据权利要求l所述的基于电容测量原理的平面电容传感器，其特征在 于所述的电容极板为表面覆盖有金属层的极板。
全文摘要
本发明公开了一种基于电容测量原理的平面电容传感器。包括平面电容上极板与平面电容下极板；固定平面电容上极板和下极板其中的一个，移动另一个，根据上极板与下极板相对运动产生的电容量变化计算两者的相对位移。采用一个器件能同时实现X向与Y向的位移测量；从结构上对X向与Y向位移测量进行解耦，在测量方向上的电容量变化反映了位置的变化，而在非测量方向上的电容总量保持不变，不会对测量方向上的电容量变化产生影响，减少了数据处理的时间。
文档编号G01D5/12GK101118148SQ20071007122
公开日2008年2月6日 申请日期2007年9月6日 优先权日2007年9月6日
发明者李欣欣, 文 王, 陈子辰 申请人:浙江大学